In „Bio-Sand“ wird Plastik eingebaut

Strandsand kann nicht nur aus feinen Kieselsteinen, sondern auch größtenteils aus den Kalksteinschalen mikroskopisch kleiner Meereslebewesen bestehen. Dieser „biologische Sand“ kann offenbar Nanoplastik enthalten, wie die Studie zeigte. Forscher zeigten, wie sogenannte Foraminiferen die Partikel in ihre sedimentbildenden Schalen einbauen. Welche Bedeutung dies für wichtige Baustofflieferanten an vielen Küsten der Welt hat, muss nun weiter aufgeklärt werden, sagen Wissenschaftler.

An vielen Stellen kann man das hässliche Zeichen der Zivilisation nicht übersehen: Müll liegt oder schwankt am Ufer des Wassers. Plastik ist besonders problematisch, weil es nicht biologisch abbaubar ist. Stattdessen zerfallen die Teile in immer kleinere Teile, bis sie Mikroplastik und schließlich Nanoplastik genannt werden, das weniger als ein Mikrometer groß ist. Das macht das Problem nicht kleiner – ganz im Gegenteil: Studien zeigen, dass die Umwelt von diesen winzigen Partikeln nur so wimmelt und sie von einer Vielzahl von Lebewesen aufgenommen werden. Im Körper des Körpers können sie problematische Folgen haben. Die genaue Bedeutung der wachsenden Belastung durch Mikro- und Nanoplastik bleibt jedoch unklar. Besonders wichtig für die Erforschung dieser Frage scheinen Informationen darüber zu sein, wie sich Partikel auf Lebewesen auswirken können, die aus ökologischer Sicht besonders wichtig sind.

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Wichtige Kleinigkeiten im Blick

Forscher um Marlene Jopien vom Leibniz-Zentrum für Marine Tropenforschung in Bremen fokussieren sich nun auf sogenannte Foraminiferen. Sie sind Einzeller, die teilweise bis zu wenige Millimeter große Kalkschalen mit Kammern bilden, die winzigen Muscheln oder Schnecken ähneln. Sie kommen auf der ganzen Welt vor, aber hauptsächlich in warmen, flachen Küstengebieten. Dort tragen sie mit ihren Schalen maßgeblich zur Bildung von Sand bei, der sich an Stränden und am Meeresboden ablagert. Sie sind daher von großer Bedeutung für die Küstenstabilität. Jopien und ihre Kollegen haben sich nun frühere Hinweise genauer angesehen, dass Foraminiferen Plastikpartikel aufgenommen haben.

„Diese Organismen ernähren sich unter anderem von Mikroalgen oder Partikeln organischen Materials, die sie auf dem Meeresboden finden. Mikro- und Nanoplastikpartikel haben die gleiche Größe und können leicht mit potenziellen Lebensmitteln verwechselt werden“, erklärt Jopien. Um die relevanten Prozesse zu untersuchen, führten die Wissenschaftler Experimente mit Foraminiferen aus der Amphistegina-Gruppe durch, die etwa einen Millimeter groß sind. In Meerwasserbecken setzten sie die winzigen Kreaturen Polystyrol-Nanopartikeln in Konzentrationen aus, die unter heutigen Umweltbedingungen auftreten würden. Anschließend untersuchten sie mithilfe der Fluoreszenzmikroskopie, inwieweit sie die Partikel aufnehmen und in ihre Kalkhülle einbauen.

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Gegessen und in ein Kalkskelett integriert

Den Forschern zufolge fanden sie in den meisten Foraminiferen eine große Anzahl gelb fluoreszierender Nanoplastikpartikel. „Wenn die Plastikpartikel klein genug sind, nehmen sie Foraminiferen als Nahrung auf“, sagt Seniorautorin Marlene Sturr vom Leibniz-Zentrum für Marine Tropenforschung. Obwohl einige der Protozoen das Plastik nach Fütterungsversuchen ablehnten, behielt etwa die Hälfte der Foraminiferen die Plastikladung bei. Acht Wochen später zeigte die Rasterelektronenmikroskopie, dass viele der Einzeller die Plastikpartikel bereits mit einer Kalkschicht überzogen hatten. Mit anderen Worten: Die Partikel waren in einen Kalkkörper eingebettet. Die Forscher schreiben, dass der Einschluss auch mit der Bildung neuer Kammern in den Strukturen verbunden war.

Aber was bedeuten die Ergebnisse jetzt? „Der Partikeleinbau kann Vor- und Nachteile für die Umwelt haben. Beispielsweise könnten die Billionen von Foraminiferen am Meeresboden eine Senke für Nanoplastik sein – das System, das Plastik aus dem Ozean extrahiert“, sagt Stur. Andererseits können die Partikel aber auch winzigen Lebewesen schaden um was es sich dabei handelt, bleibt unklar: Verwechseln die Einzeller jedoch Plastikpartikel mit ihrer natürlichen Nahrung und bauen sie in ihre Kalkschale ein, können ihre Fitness, ihre Schalenbildung und ihre Stabilität beeinträchtigt werden – mit Folgen für ihre gesamte Population, so die Wissenschaftler sagen.

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Dies wiederum kann langfristige Folgen für Küsten und Inseln haben, die ohnehin unter der Belastung durch steigende Meeresspiegel und verstärkte Erosionsprozesse leiden. Der Beitrag von Foraminiferen zum Küstenmaterial kann erheblich sein, wobei Muscheln oft mit einer Dichte von mehr als einem Kilogramm pro Kubikmeter an Stränden und in seichten Meeren abgelagert werden. „Die vorliegenden Ergebnisse zeigen deutlich, dass die Auswirkungen der Plastikverschmutzung auf kalkbildende Organismen weiter untersucht werden müssen“, schlussfolgern die Wissenschaftler.

Quelle: Leibniz-Zentrum für Marine Tropenforschung, Artikel: Scientific Reports, doi: 10.1038/s41598-022-18547-4

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